【正文】 硬件設(shè)計(jì)是本次系統(tǒng)最基本的一個(gè)環(huán)節(jié)，以下就對(duì)硬件設(shè)計(jì)的各個(gè)部分進(jìn)行了進(jìn)一步的闡述。 溫度傳感器的種類和選擇 目前市場(chǎng)上常用的溫度傳感器有pt100，溫敏電阻，DS18B20等等。DS18B20的管腳排列如圖2所示，DQ為數(shù)字信號(hào)輸入／輸出端；GND為電源地；VDD為外接供電電源輸入端。因此它和主機(jī)（單片機(jī)）通信是需要串行通信，而AT89C51有兩個(gè)串行端口，所以可以不用軟件來(lái)模擬實(shí)現(xiàn)。要使傳感器工作，一切處理均從序列開(kāi)始。接著主機(jī)便釋放此線并進(jìn)入接收方式（Rx）。然后以存在復(fù)位脈沖表示DS18B20已經(jīng)準(zhǔn)備好發(fā)送或接收，然后給出正確的ROM命令和存儲(chǔ)操作命令的數(shù)據(jù)。它有寫時(shí)間片和讀時(shí)間片兩種。有兩種類型的寫時(shí)間片：寫1時(shí)間片和寫0時(shí)間片。讀時(shí)間片：從DS18B20讀數(shù)據(jù)時(shí)，使用讀時(shí)間片。數(shù)據(jù)線在邏輯低電平必須保持至少1微秒；來(lái)自DS18B20的輸出數(shù)據(jù)在時(shí)間下降沿之后的15微秒內(nèi)有效。在時(shí)間片結(jié)束時(shí)，I/O引腳經(jīng)過(guò)外部的上拉電阻拉回高電平，所有讀時(shí)間片的最短持續(xù)期為60微秒，包括兩個(gè)讀周期間至少1μs的恢復(fù)時(shí)間。所有ROM操作命令均為8位長(zhǎng)。其種類如下：1) AVR單片機(jī)：ATMEL公司的AVR單片機(jī)，是增強(qiáng)型RISC內(nèi)載Flash的單片機(jī)，芯片上的Flash存儲(chǔ)器附在用戶的產(chǎn)品中，可隨時(shí)編程，再編程，使用戶的產(chǎn)品設(shè)計(jì)容易，更新?lián)Q代方便。~，可以實(shí)現(xiàn)耗電最優(yōu)化。 2) Motorola單片機(jī)：Motorola是世界上最大的單片機(jī)廠商。 Motorola單片機(jī)的特點(diǎn)之一是在同樣的速度下所用的時(shí)鐘頻率較Intel類單片機(jī)低得多，因而使得高頻噪聲低，抗干擾能力強(qiáng)，更適合于工控領(lǐng)域及惡劣的環(huán)境。 適用于用量大，檔次低，價(jià)格敏感的產(chǎn)品。4) MDT20XX系列單片機(jī)：工業(yè)級(jí)OTP單片機(jī)，Micon公司生產(chǎn)，與PIC單片機(jī)管腳完全一致，海爾集團(tuán)的電冰箱控制器，TCL通信產(chǎn)品，長(zhǎng)安奧拓鈴木小轎車功率分配器就采用這種單片機(jī)。在技術(shù)上有其獨(dú)到之處：SX系列雙時(shí)鐘設(shè)置，指令運(yùn)行速度可達(dá)50/75/100MIPS(每秒執(zhí)行百萬(wàn)條指令，XXX M Instruction Per Second) ；具有虛擬外設(shè)功能，柔性化I/O端口，所有的I/O端口都可單獨(dú)編程設(shè)定，公司提供各種I/O的庫(kù)函數(shù)，用于實(shí)現(xiàn)各種I/O模塊的功能，如多路UART，多路A/D，PWM，SPI，DTMF，F(xiàn)S，LCD驅(qū)動(dòng)等等。通過(guò)計(jì)算機(jī)RS232C接口，采用專用串行電纜即可對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行在線實(shí)時(shí)仿真。廣泛用于工業(yè)控制，醫(yī)療設(shè)備，家用電器，儀器儀表，通信設(shè)備和手持式消費(fèi)類產(chǎn)品等領(lǐng)域。7) 東芝單片機(jī)：東芝單片機(jī)門類齊全，4位機(jī)在家電領(lǐng)域有很大市場(chǎng)，8位機(jī)主要有870系列，90系列，該類單片機(jī)允許使用慢模式，采用32K時(shí)鐘時(shí)功耗降至10UA數(shù)量級(jí)。 8) 8051單片機(jī)：8051單片機(jī)最早由Intel公司推出，其后，多家公司購(gòu)買了8051的內(nèi)核，使得以8051為內(nèi)核的MCU系列單片機(jī)在世界上產(chǎn)量最大，應(yīng)用也最廣泛，有人推測(cè)8051可能最終形成事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)MCU芯片。 9) 華邦單片機(jī)：華邦公司的W77，W78系列8位單片機(jī)的腳位和指令集與8051兼容， 但每個(gè)指令周期只需要4個(gè)時(shí)鐘周期，速度提高了三倍，工作頻率最高可達(dá) 40MHz。 W741系列的4位單片機(jī)帶液晶驅(qū)動(dòng)，在線燒錄，保密性高，低操作電壓(~)[7]。該單片機(jī)采用Atmel公司的高密度非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，與美國(guó)Intel公司生產(chǎn)的MCS—51系列單片機(jī)的指令和引腳設(shè)置兼容。當(dāng)內(nèi)部總線給口鎖存器置0或1時(shí)，鎖存器中的0、1狀態(tài)立即反映到引腳上。因此，準(zhǔn)雙向口作為輸入口時(shí)，應(yīng)先使鎖存器置1（稱之為置輸入方式）。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)的功能越來(lái)越強(qiáng)大。 AT89C51引腳如圖26所示。一般的復(fù)位只需要5ms的時(shí)間。按上面所說(shuō)時(shí)間不少于5ms。復(fù)位電路的實(shí)現(xiàn)可以用很多種方法。通過(guò)按鍵開(kāi)關(guān)觸發(fā)復(fù)位電平，控制單片機(jī)的復(fù)位[10]。 復(fù)位電路如圖27所示。圖27 復(fù)位電路圖上電復(fù)位是利用電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即上電瞬間RST/VPD 端的電位與VCC 相同，隨著充電電流的減少， RST/VPD的電位逐漸下降。上電復(fù)位所需的最短時(shí)間是振蕩周期建立時(shí)間上2個(gè)機(jī)器周期時(shí)間，在這個(gè)時(shí)間內(nèi)RST/VPD端的電平應(yīng)維持高于施密特觸發(fā)器的下閥值。單片機(jī)接收來(lái)自于水位檢測(cè)器的數(shù)字信號(hào)，根據(jù)信號(hào)量判斷當(dāng)前是何狀態(tài)，經(jīng)單片機(jī)處理經(jīng)輸出驅(qū)動(dòng)電路顯示于共陰極數(shù)碼管。 顯示器件的種類及選擇 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，經(jīng)常用到LED和液顯示器作為顯示輸出設(shè)備。液晶顯示器具有體積小，重量輕，功耗極低，顯示內(nèi)容豐富等特點(diǎn)，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得到了日益廣泛的應(yīng)用。前兩種可顯示數(shù)字，字符和符號(hào)等，而圖形點(diǎn)陣式液晶顯示器還可以顯示漢字和任意圖形，達(dá)到圖文并茂的效果。. LCD的特點(diǎn)及種類介紹LCD 特點(diǎn) 1)液晶顯示器的結(jié)構(gòu) 它是由兩塊導(dǎo)電玻璃夾持一個(gè)液晶層，封裝成一個(gè)扁平盒而構(gòu)成最基本的液晶顯示器。根據(jù)需要可在導(dǎo)電玻璃外側(cè)貼上偏振片。外光越強(qiáng)，顯示內(nèi)容也越清晰。正型是宇、符為黑，襯底為白，多用于白色背景下。圖28 LCD結(jié)構(gòu) 顯示電路與單片機(jī)的接口電路顯示電路與單片機(jī)的接口電路如圖213所示。圖213中LCD與單片機(jī)相連，在芯片與液晶之間連接了若上拉電阻，因?yàn)椴唤由侠娮?，單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流不足以來(lái)驅(qū)動(dòng)液晶。3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)的好壞直接關(guān)系到系統(tǒng)功能能否正常實(shí)現(xiàn)，因此它與硬件設(shè)計(jì)一樣，也是一個(gè)必不可少的重要環(huán)節(jié)。 主程序的設(shè)計(jì)及流程圖 主程序流程圖如31所 圖31 主程序流程圖相應(yīng)的程序?yàn)椋簐oid main(void){ TMOD = 0X01。 //定時(shí)器0初值設(shè)置 TL0 = 0xb0。 EX0 = 1。 EA = 1。 //開(kāi)定時(shí)0中斷 //TR0 = 1。 //獲取當(dāng)前輸入數(shù)據(jù) } ShowOut()。 水位檢測(cè)子程序的設(shè)計(jì)及流程圖水位檢測(cè)子程序流程圖如32所示。 unsigned char b=0。 float tt=0。 WriteOneChar(0xCC)。 // 啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換 Init_DS18B20()。 //跳過(guò)讀序號(hào)列號(hào)的操作 WriteOneChar(0xBE)。 //連續(xù)讀兩個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù) //讀低8位 b=ReadOneChar()。 t=8。 //兩字節(jié)合成一個(gè)整型變量。 //得到真實(shí)十進(jìn)制溫度值， //t= tt*10+。 return(t)。系統(tǒng)初始化信號(hào)檢測(cè)顯示顯示并調(diào)節(jié)溫度是否過(guò)高 圖33 顯示和報(bào)警子程序流程相應(yīng)的程序?yàn)椋簐oid display() //顯示溫度{ unsigned int num,sign。 //這里的num,shi,ge,xiaoshu ,bai必須用unsigned int無(wú)符號(hào)整數(shù)來(lái)表示，用unshigned char 字符型則顯示錯(cuò)誤 float t。 //Beeponoff(num)。 else motor=1。0xf800。 write_date(wendu[10])。 Beeponoff(num)。//得到真實(shí)十進(jìn)制溫度值， num=t*10+。 t=num*。 bai=num/1000。 write_date(wendu[11])。 write_date(wendu[bai])。 shi=num/100。 xiaoshu=num%10。 write_date(wendu[shi])。 write_date(wendu[ge])。 write_date(0x2e)。 write_date(wendu[xiaoshu])。當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，電機(jī)啟動(dòng)并顯示當(dāng)前溫度；當(dāng)溫度無(wú)過(guò)高時(shí)，只顯示當(dāng)前溫度。 本系統(tǒng)由于時(shí)間的限制和成本的問(wèn)題，所以做的比較簡(jiǎn)單。對(duì)于本系統(tǒng)，雖然在某些方面存在著不足，但是對(duì)于一般精度要求的不高的溫度檢測(cè)中的應(yīng)用能夠滿足用戶的需求，并且它的造價(jià)成本低，容易上手，簡(jiǎn)單實(shí)用等特點(diǎn)。例如，對(duì)其裝一個(gè)升溫電路或者報(bào)警電路，并設(shè)計(jì)一個(gè)調(diào)速電路，這樣用戶可以根據(jù)自己需要進(jìn)行調(diào)節(jié)溫度，而且有報(bào)警電路可以更加放心的監(jiān)控溫度高低。并且使用壽命長(zhǎng)，適用水質(zhì)范圍廣，安裝極其容易。由于驅(qū)動(dòng)電流不夠，電機(jī)不會(huì)轉(zhuǎn)。 解決方法依次如下： 更換了一個(gè)電位器，調(diào)節(jié)后液晶亮度明顯正常。 把AT89C51上的29腳和31腳接上高電平，就能使單片機(jī)只訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。歸納起來(lái)，主要有以下幾點(diǎn)：大學(xué)期間主要是學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論知識(shí)，并未